RU2418188C1 - Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки - Google Patents
Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2418188C1 RU2418188C1 RU2010109759/06A RU2010109759A RU2418188C1 RU 2418188 C1 RU2418188 C1 RU 2418188C1 RU 2010109759/06 A RU2010109759/06 A RU 2010109759/06A RU 2010109759 A RU2010109759 A RU 2010109759A RU 2418188 C1 RU2418188 C1 RU 2418188C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- cavitation
- pump
- turbo pump
- pumps
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003380 propellant Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000009931 pascalization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ). Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки заключается в изменении проходного сечения органа, регулирующего расход газа наддува в зависимости от кавитационного запаса давления насосов турбонасосного агрегата, при этом дополнительно измеряют величину давлений компонентов топлива на выходе из насосов турбонасосного агрегата, определяют и фиксируют значение их приведенных напоров после выхода установки на режим, контролируют изменение величины приведенных напоров в процессе работы и при снижении значения приведенного напора насоса турбонасосного агрегата ниже зафиксированного устанавливают факт снижения кавитационного запаса давления ниже допустимого, после чего осуществляют увеличение проходного сечения регулирующего органа, увеличивая давление на входе в насос турбонасосного агрегата и обеспечивая потребный кавитационный запас давления насоса и безаварийный режим работы установки. Изобретение обеспечивает повышение точности регулирования ЖРДУ и работоспособности двигателя. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ).
Известен способ регулирования режима работы ЖРДУ, заключающийся в вытеснении топлива из бака газом наддува, измерении давления по тракту подачи топлива в двигатель и изменении проходного сечения регулирующего органа в зависимости от измеренного давления (см. А.И.Бабкин, С.В.Белов, Н.Б.Рутовский, Е.В.Соловьев. Основы теории автоматического управления ракетными двигательными установками. М.: Машиностроение, 1986 г., стр.25).
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что при его осуществлении не контролируется и не отслеживается величина кавитационного запаса давления, что не исключает снижения кавитационного запаса давления ниже допустимого и возникновения аварийной ситуации, связанной с возгоранием двигателя при кавитационном срыве насоса.
Для исключения указанного недостатка выбирают расчетное значение давления в баках ракеты таким, чтобы обеспечить наличие достаточного резерва по давлению кавитационного срыва на всех режимах эксплуатации двигателя. Однако это приводит к неоправданным дополнительным энергетическим затратам, связанным с увеличением прочности и веса баков, увеличением расхода газа наддува. Кроме того, наличие резерва давления в баках не исключает возникновения аварийной ситуации при различного рода неисправных состояниях системы питания и системы термостатирования, что приводит к потере работоспособности двигателя.
Известен способ регулирования режима работы ЖРДУ, заключающийся в вытеснении топлива из бака газом наддува, измерении давления по тракту подачи топлива в двигатель и изменении проходного сечения регулирующего органа, причем дополнительно определяют допустимые значения кавитационного запаса давления, измеряют давления и температуры компонентов топлива на входе и обороты вала турбонасосного агрегата (ТНА), определяют и фиксируют значение кавитационного запаса давления, сравнивают его с допустимой для данного режима величиной и при снижении кавитационного запаса давления ниже допустимого увеличивают проходное сечение органа, регулирующее расход газа наддува, вытесняющего компонент топлива в тракт подачи двигателя, а при дальнейшем снижении кавитационного запаса давления изменяют проходное сечение регулирующего органа двигателя до режима, обеспечивающего потребную величину кавитационного запаса давления (см. патент РФ №2180705, кл. F02К 9/56, 2002 г. - наиболее близкий аналог).
В результате анализа данного способа необходимо отметить, что при его осуществлении определяют по измеренным параметрам величину кавитационного запаса давления, полученного при модельных проливках насоса, сравнивают ее с допустимым значением и при снижении кавитационного запаса давления ниже допустимой величины изменяют проходное сечение органа, регулирующего расход газа наддува, повышая давление в баке и обеспечивая потребный кавитационный запас двигательной установки.
Однако определение кавитационного запаса давления при реализации известного способа производится по срывной характеристике, полученной при модельных проливках насоса, комплектующего турбонасосный агрегат двигателя, с пересчетом на условия и режим работы двигательной установки при испытании или эксплуатации. Это обстоятельство приводит к существенным, (1…1.5)·105 Па, погрешностям определения действительного значения кавитационного запаса давления и возможности потери работоспособности из-за кавитационного срыва насоса или неоправданного увеличения расхода газа наддува и дополнительным энергетическим потерям.
Задачей данного изобретения является повышение точности регулирования ЖРДУ за счет исключения возможности кавитационного срыва насоса и потери работоспособности двигательной установки, а также повышение работоспособности двигателя, сокращение непроизводительных энергетических затрат за счет снижения величины давления в баках ракеты ЖРДУ и расхода газа наддува.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки, заключающемся в изменении проходного сечения органа, регулирующего расход газа наддува в зависимости от кавитационного запаса давления насосов турбонасосного агрегата, новым является то, что дополнительно измеряют величину давлений компонентов топлива на выходе из насосов турбонасосного агрегата, определяют и фиксируют значение их приведенных напоров после выхода установки на режим, контролируют изменение величины приведенных напоров в процессе работы и при снижении значения приведенного напора насоса турбонасосного агрегата ниже зафиксированного устанавливают факт снижения кавитационного запаса давления ниже допустимого, после чего осуществляют увеличение проходного сечения регулирующего органа, увеличивая давление на входе в насос турбонасосного агрегата и обеспечивая потребный кавитационный запас давления насоса и безаварийный режим работы установки.
Эффект от применения предложенного способа достигается тем, что недопустимое снижение напора насоса из-за кавитационного срыва определяют не по результатам модельных проливок, условия проведения которых отличаются от условий работы насоса в составе двигательной установки при испытании на рабочих компонентах топлива, а при анализе измерений, проводимых при испытании или эксплуатации ЖРДУ.
Это позволяет существенно, на (1…1.5)·105 Па, сократить погрешность регулирования двигательной установки, снизить вероятность потери работоспособности и сократить неоправданные энергетические потери.
Заявленный способ может быть реализован посредством системы, представленной на схеме.
ЖРДУ 1 оснащена измерительным блоком 2, включающим датчики измерения основных параметров ЖРДУ. Блок 2 связан с входом вычислительного устройства 3, выходы которого связаны с корректирующим устройством 4 и запоминающим устройством 5. Вычислительное, корректирующее и запоминающее устройства 3, 4 и 5 являются блоками бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ). Газовые баллоны 6 ЖРДУ связаны с входами регуляторов 7 и 8 наддува. Входы данных регуляторов также связаны с выходом блока 4. Выходы регуляторов 7 и 8 связаны соответственно с баком 9 окислителя и баком 10 горючего. Выходы баков 9 и 10 связаны с входами в насосы ТНА.
Заявленный способ осуществляют следующим образом.
После выхода ЖРДУ 1 на режим главной ступени тяги посредством датчиков, установленных на ЖРДУ и связанных с помощью устройства сопряжения с измерительным блоком 2 БЦВМ, в течение 1-2 сек измеряют давление и температуру компонентов топлива на входе в насосы ТНА, обороты вала ТНА, давление на выходе из насосов ТНА.
По зависимости (1) вычисляют в вычислительном устройстве 3, являющемся блоком БЦВМ, значения приведенного напора насосов окислителя и горючего ТНА:
где Р02, Рг2 - давление на выходе из насоса ТНА, соответственно окислителя и горючего;
P01, Pг2 - давление на входе в насос ТНА, соответственно окислителя и горючего;
ρ0(T01), ρг(Тг1) - плотность окислителя и горючего;
n - обороты вала ТНА;
(T01), (Тг1) - температура на входе в насосы ТНА соответственно окислителя и горючего.
Режим работы двигательной установки в течение 1-2 сек после выхода на режим главной ступени характеризуется повышенным давлением на входе в насосы ТНА из-за практически полной заправки баков и высоким гидростатическим давлением и ограниченной величиной температуры компонентов топлива. Это обстоятельство гарантирует повышенный кавитационный запас давления насосов ТНА и позволяет принять вычислительные значения приведенных напоров в качестве контрольных.
Полученные значения приведенных напоров ТНА, рассчитанные по зависимости (1), запоминают в запоминающем устройстве 5, которое является блоком БЦВМ, и фиксируют в качестве контрольных 
.
Далее в процессе всей работы ЖРДУ продолжают измерения параметров и определение по зависимости (1) значения приведенных напоров насосов ТНА 
в вычислительном устройстве 3 и передают их в корректирующее устройство 4, в котором осуществляется сравнение полученных в процессе испытания значений приведенных напоров насосов ТНА с контрольными значениями 
поступающими из запоминающего устройства 5. При снижении значения приведенных напоров насосов ниже допустимых устанавливают факт снижения кавитационного запаса давления и увеличивают проходное сечение органа, регулирующего расход газа наддува, повышая таким образом давление в баке и на входе в двигатель, кавитационный запас давления и величину приведенного напора насоса. В случае снижения приведенного напора давления ниже допустимой величины по линии окислителя 
корректирующее устройство 4 осуществляет командное воздействие на привод регулятора наддува 8 бака окислителя 9, увеличивая проходное сечение и расход газа из баллонов 6. В случае снижения приведенного напора по линии горючего 
корректирующее устройство 4 увеличивает проходное сечение регулятора наддува 7, увеличивая расход газа в бак горючего 10. Увеличение расхода газа наддува в баках приводит к увеличению давления компонентов топлива на входе в насосы ТНА, повышению кавитационного запаса давления и обеспечивает восстановление потребного приведенного напора насоса и безаварийный режим работы ЖРДУ.
Claims (1)
- Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки, заключающийся в изменении проходного сечения органа, регулирующего расход газа наддува в зависимости от кавитационного запаса давления насосов турбонасосного агрегата, отличающийся тем, что дополнительно измеряют величину давлений компонентов топлива на выходе из насосов турбонасосного агрегата, определяют и фиксируют значение их приведенных напоров после выхода установки на режим, контролируют изменение величины приведенных напоров в процессе работы и при снижении значения приведенного напора насоса турбонасосного агрегата ниже зафиксированного устанавливают факт снижения кавитационного запаса давления ниже допустимого, после чего осуществляют увеличение проходного сечения регулирующего органа, увеличивая давление на входе в насос турбонасосного агрегата и обеспечивая потребный кавитационный запас давления насоса и безаварийный режим работы установки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109759/06A RU2418188C1 (ru) | 2010-03-17 | 2010-03-17 | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109759/06A RU2418188C1 (ru) | 2010-03-17 | 2010-03-17 | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2418188C1 true RU2418188C1 (ru) | 2011-05-10 |
Family
ID=44732725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010109759/06A RU2418188C1 (ru) | 2010-03-17 | 2010-03-17 | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2418188C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492122C2 (ru) * | 2011-06-28 | 2013-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Комбинированный способ управления расходованием топлива ракетной двигательной установки с многократным включением и комбинированная система управления расходованием топлива |
| RU2499906C1 (ru) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0091852A1 (fr) * | 1982-04-08 | 1983-10-19 | Centre National D'etudes Spatiales | Procédé de régulation du rapport de mélange des propergols pour un moteur à propergols liquides |
| DE4005607C1 (ru) * | 1990-02-22 | 1991-07-25 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen, De | |
| RU2063535C1 (ru) * | 1992-04-20 | 1996-07-10 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Система управления режимами при запуске, останове и работе на главной ступени тяги жидкостного ракетного двигателя |
| RU2180705C2 (ru) * | 2000-03-10 | 2002-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО ТЕХНОМАШ" | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
-
2010
- 2010-03-17 RU RU2010109759/06A patent/RU2418188C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0091852A1 (fr) * | 1982-04-08 | 1983-10-19 | Centre National D'etudes Spatiales | Procédé de régulation du rapport de mélange des propergols pour un moteur à propergols liquides |
| DE4005607C1 (ru) * | 1990-02-22 | 1991-07-25 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen, De | |
| RU2063535C1 (ru) * | 1992-04-20 | 1996-07-10 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Система управления режимами при запуске, останове и работе на главной ступени тяги жидкостного ракетного двигателя |
| RU2180705C2 (ru) * | 2000-03-10 | 2002-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО ТЕХНОМАШ" | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2492122C2 (ru) * | 2011-06-28 | 2013-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | Комбинированный способ управления расходованием топлива ракетной двигательной установки с многократным включением и комбинированная система управления расходованием топлива |
| RU2499906C1 (ru) * | 2012-05-25 | 2013-11-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10125691B2 (en) | Bowed rotor start using a variable position starter valve | |
| JP4831820B2 (ja) | ガスタービン出力学習回路及びこれを備えたガスタービンの燃焼制御装置 | |
| US7762080B2 (en) | Fuel metering pump calibration method | |
| US9371789B2 (en) | System and method for a self-adjusting dual fuel gas control | |
| CN101091046B (zh) | 船用柴油机燃料喷射控制方法及其装置 | |
| JP6923069B2 (ja) | 燃料供給制御装置 | |
| RU2418188C1 (ru) | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки | |
| US20120186673A1 (en) | Aircraft engine fuel system | |
| BR112014005840B1 (pt) | Método de rastreamento da eficiência volumétrica de uma bomba de alta pressão em um sistema regulador hidráulico de uma turbomáquina | |
| US20150063967A1 (en) | Shovel having an engine equipped with a supercharger | |
| JP5307851B2 (ja) | エンジンの燃料ポンプ制御装置 | |
| US11205790B2 (en) | Fuel cell system and method of controlling the same | |
| CN112576392A (zh) | 发动机系统及其控制方法 | |
| RU2435972C1 (ru) | Способ управления расходом топлива в многоколлекторную камеру сгорания газотурбинного двигателя | |
| RU2499906C1 (ru) | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки | |
| JP6062777B2 (ja) | ガス燃料エンジン | |
| US10738881B2 (en) | Hydraulic control device | |
| SE537251C2 (sv) | Förfarande samt anordning för funktionskontroll av en högtrycksbränslepump | |
| RU2180705C2 (ru) | Способ регулирования режима работы жидкостной ракетной двигательной установки | |
| US20160319772A1 (en) | Method for controlling a propulsion system | |
| US11598289B1 (en) | Propellant volume and mixture ratio control | |
| RU2634997C2 (ru) | Способ управления газотурбинным двигателем с форсажной камерой сгорания и система для его осуществления | |
| RU2406858C2 (ru) | Способ экспериментального подтверждения амплитудно-фазовых частотных характеристик жидкостных ракетных двигателей и жидкостный ракетный двигатель (варианты) | |
| Nemeth et al. | An advanced intelligent control system framework | |
| US20150233093A1 (en) | Method for controlling driving flow of wheel excavator |